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C. Brunini, M. Gende, F. Azpilicueta
Geodesia Espacial y Aeronomía
Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas
Universidad Nacional de La Plata
CONICET
Argentina
Posicionamiento puntual preciso
con receptores GPS geodésicos
Reunión SIRGAS
8 al 10 de agosto de 2011
Heredia, Costa Rica
Introducción
Posicionamiento diferencial (ej. Bernese): eliminar los
errores del reloj del satélite.
Pos-procesamiento: utilizar efemérides precisas (
2.5
cm) y relojes precisos (
75 ps ~
2.5 cm).
Posicionamiento estático: las incógnitas permanecen
constantes.
Tiempo de medición: resolver ambigüedades de fase.
Doble frecuencia: eliminar el error ionosférico (99.9%).
Objetivo
Posicionamiento puntual, en tiempo casi-real, de un
punto estático o en movimiento, utilizando:
• efemérides (
3 cm) y relojes (
150 ps ~
4.5 cm) ultra-
rápidos (3-9 hs de demora) del IGS;
• receptores de doble frecuencia y código P.
Reducir el tiempo necesario para resolver ambigüedades
utilizando la infraestructura y productos SIRGAS.
SIRGAS, 8 al 10 de agosto de 2011, Heredia, Costa Rica. Brunini et al., - 2
orbita y reloj
del satélite
ionosfera
Sistema de ecuaciones de observación para el método clásico
Utilizando las combinaciones libre de ionosfera de fases y de códigos:
SIRGAS, 8 al 10 de agosto de 2011, Heredia, Costa Rica. Brunini et al., - 3
0 0 0 c
i i i i i i
c PP c dt c Mdt Tre r
0 0 0
1 2c
i i
L
i
c
i i i i
c dc
L tc dt c Mf f
T B we rr
satélite
observable vel. luz
reloj SV reloj
RX
distancia
calculada
posición
RX
posición
RX aprox
cos
directores
ambigüedad
tropo
wind-up
ruido
func
map
2 2
1 1 2 2
2 2
1 2
c
f L f LL
f f
2 2
1 1 2 2
2 2
1 2
c
f P f PP
f f
En cada época de medición: 2
Ns observaciones (NS = SV observados) y 6+Ns incógnitas:
posición y reloj del RX (4 incógnitas) ruido blanco
tropósfera y wind-up (2 incógnitas) random walk
ambigüedades (2
Ns incógnitas) constantes si no ocurren saltos de ciclos o
ruido blanco si ocurre un salto de ciclo
r dt
T w
i
cB
filtro Klaman
SIRGAS, 8 al 10 de agosto de 2011, Heredia, Costa Rica. Brunini et al., - 4
1 2IL L L
2 2 2 2
1 2 1 2
1 2 1 2I
i iii
LcI wB B wsTECf f f f
L cf f f f
Mejorar la redundancia del sistema de ecuaciones de observaciones
De acuerdo con (Juan et al., Enhanced precise point positioning for GNSS users, Trans
Geosc & Rem Sens, en prensa), si somos capaces de calcular con un modelo sTEC
precisos, las combinaciones Melbourne-Wöbbena y libre de geometría agregan 2 Ns
nuevas ecuaciones Ns+1 nuevas incógnitas:
1 1 2 2 1 1 2 2
1 2 1 2
w n
f L f L f P f PL P
f f f f
1 2 1 2
2 2 2 2
1 2 1 2w n
i i
w Pw
i i
n L
iBf f f f
L Pf f f f
ambigüedad retardo RX retardo SV
Caso de estudio
La operatividad en tiempo casí-real fue simulada en el laboratorio
mapas ionosfericos de SIRGAS
un mapa cada 5m durantes los
días 277 y 278 de 2010
SIRGAS, 8 al 10 de agosto de 2011, Heredia, Costa Rica. Brunini et al., - 5
Resultados
48 intervalos de dos horas cada uno, se muestra solo un ejemplo: clásico vs. innovativo
0 0.5 1 1.5 20
0.5
1
1.5
2
tiempo en horas
err
or
en
me
tro
s
HORIZONTAL
0 0.5 1 1.5 20
0.5
1
1.5
2
tiempo en horas
err
or
en
me
tro
s
VERTICAL
SIRGAS, 8 al 10 de agosto de 2011, Heredia, Costa Rica. Brunini et al., - 6
<10 cm: 25m / 70m <10 cm: 35m / 100m
Conclusiones
Se ha mostrado la posibilidad de utilizar los mapas ionosférico regionales de SIRGAS en
combinación con las órbitas y relojes ultra-rápidos del IGS, para reducir el tiempo necesario para
obtener posicionamiento puntual preciso y en tiempo casi-real de un receptor GPS (doble
frecuencia y código P) estático o en movimiento.
El tiempo de medición necesario para lograr una exactitud mejor que 10 cm en las componentes
horizontales se reduce de 70 a 25 minutos y de 100 a 35 minutos para la componente vertical.
Para trasladar la experiencia del laboratorio a la vida real es necesario:
• mejorar las facilidades disponibles en el Centro de Análisis Ionosférico de SIRGAS.
•disponer de los medios de comunicación necesarios;
• disponer del software de procesamiento en los receptores.
PASI School and Workshop, San Juan, October 7 - 11 2010. Brunini - 7
En el futuro inmediato:
• realizaremos experimentos en otros sitios del continente y con
diferentes condiciones de observación;
• trabajaremos para perfeccionar el algoritmo de procesamiento.
¡Muchas gracias!
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